自动双层停车场控制系统设计PLC

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1、东北石油大学课程设计任务书课程PLC工程课程设计题目自动双层停车场控制工艺专业 自动化姓名学号主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：1. 掌握利用 Auto-CAD 绘制常减压装置常压炉控制工艺流程图。2. 掌握节流装置的计算方法和计算机辅助设计计算方法 ,完成常压加热炉燃料油指 示。3. 掌握调节阀的选型及口径计算方法，完成对常压加热炉燃料油的调节。 基本要求：1. 在工程设计中，必须严格贯彻执行一系列国家技术标准和规定。2. 边学习标准和规定，边上机设计。3. 必须按阶段完成任务。4. 设计完成后交出一份包括上述三个部分符合撰写规范的设计报告。 主要参考资料：1 HG/T206362

2、0639-1998，化工装置自控工程设计规定（上下卷）S.2 GB/T2624-1993，流量测量节流装置S.3 奚文群，翁维勤.调节阀口径计算指南M.兰州：化工部自控设计技术中心站， 1991.4 董德发，张天春自控工程设计基础M.大庆：大庆石油学院，1999.5 王骥程，祝和云化工过程控制工程M 北京：化学工业出版社，2003.完成期限 2013.11.42013.11.15指导教师专业负责人2013 年 11 月 20 日目录第 1 章 自动双层停车场控制工艺分析11.1 自动双层停车场控制过程描述11.2 自动双层停车场控制工艺分析1第 2 章 自动双层停车场控制系统总体方案设计42.

3、1 自动双层停车场系统硬件组成42.2 自动双层停车场控制方法分析42.3 I/O 分配52.4 外部接线7第 3 章 自动双层停车场控制系统梯形图程序设计83.1 自动双层停车场控制程序流程图设计83.2 控制程序设计思路8第 4 章 监控系统设计 124.1 PLC 与上位监控软件通讯124.2 上位监控系统组态设计124.3 实现的效果 12第 5 章 系统调试及结果分析145.1 系统调试及解决的问题145.2 结果分析 15参考文献 17附 录18第 1 章 自动双层停车场控制工艺分析1.1 自动双层停车场控制过程描述 自动双层停车场的运行原理即升降横移类机械停车库利用托盘移位产生垂

4、直通道，实 现高层车位升降存取车辆。其车位结构为 2 维矩阵形式，可设计为多层和多列。由于受收 链装置及进出车时间的限制，一般为2-4层，2层、3层者居多，现以较为典型的地上3x3 升降横移式为例，说明停车库的运行原理。IIY55Y6X 0图 1-1 自动双层停车场原理图(1) 泊车驾驶员只需用按钮操作，系统完成对应泊位托板位置调整，将托板调到车辆进出口 处，存取车完毕后，托板自动回复原位。(2) 系统具有停电时状态保持功能：当断电后恢复通电，在操作者重新启动后，系统能按停 电前原 动作顺序继续工作。(3) 为防止超长车辆进入车库造成车辆和车库损坏， 系统应具有车辆测长功能， 对超长车 辆能做

5、超 长报警处理。(4) 上层泊位应具有防坠落保护装置。(5) 具有必要的工作状态指示和提示功能。(6) 具有系统故障检测和报警功能。托板上下运动速度0.05m/s，左右移动速度为0.1m/s，停位精度10mm。确定设计思 想。1.2 自动双层停车场控制工艺分析下排车位只需直接将车子开出即可。如果要呼叫上排车位，只需按下1至3的按钮，再按下叫车按钮，择所按车位将降至下层，而下排车位将左右移动，让出位置让上层车位降下来。即底层只能平移，顶层只能升降。除顶层外，底层都必须预留一个空车位，供 进出车升降之用。当底层车位进出车时，无需移动其他托盘就可直接进出车；顶层进出车 时，先要判断其对应的下方位置是

6、否为空，不为空时要进行相应的平移处理，直到下方为 空才可进行下降动作，进出车完成后再上升回到原位置。其运动的总原则是：升降复位， 平移复位。由于停车设备对场地的适应性强，系统各机械部分可以根据不同地形和空间进行任意 的组合、排列，规模可大可小，对土建的要求比较低，因此，应用非常广泛。自动双层车库控制系统通过人机界面来实现。存车时，在人机界面的主界面中按“存车 界 面”，在选择需要存车的车位，判断无误后按确认，自动完成存车过程；取车时人机界面 进去取车界面，直接选择想要取车的库位，判断无误后按确定，自动完成驱车过程。用户 存车，进入存车界面。发布存车指令，人机界面将相应信号送给PLC,此时，大门

7、打开， 司机将车开到升降台指定位置后下车，选择库位并按“确定”键，此时，大门开始关闭。PLC判断是否升降，升降台低速上升，达到指定位置碰到主平层行程开关时，主电机制动。 此时汽车在制定车位，并且人机界面上显示相应库位有存车信息。图 1-2 存车流程图取车时，在人机界面上选择取车界面，判断无误后按确认，进入驱车操作。 根据库 位位置，PLC判断所取车位是否下降，升降台下降，并复位。人机界面上显示相应库位的 消失，并检测升降台是否到位，大门打开，司机把车从升降台上开出，延时一段时间后大 门自动关闭，驱车过程结束。取车时，在人机界面上选择取车界面，选择枯萎，判断无误后按确认，进入驱车操作。 根据库位

8、位置，PLC判断所取车位是否下降，升降台下降，并复位。人机界面上显示相应 库位的消失，并检测升降台是否到位，大门打开，司机把车从升降台上开出，延时一段时 间后大门自动关闭，驱车过程结束。图 1-3 取车流程图第 2章 自动双层停车场控制系统总体方案设计2.1 自动双层停车场系统硬件组成 自动双层停车场系统所用到的主要硬件有：(1) 电动机：根据机械传动要求，油泵电动机5.5Kw,平移托板电动机l.lKw；挡板电 动机0.75K。考虑设备使用环境，三台电动机均选用Y系列封闭自扇冷式笼型异步电动机， 同步转速 1500r/min，型号分别为 Y1325-4;Y905-4 和 Y802-4。(2)

9、熔断器：由单台电动机熔体额定电流计算公式：I=(1.5-2.5)In,系数取值视负载轻重 而定。油泵电动机熔体额定电流：实际选用RT14-20/20A型熔体。挡板电动机熔体额定电 流：实际选用 RT14-20/2A 型熔体。托板平移电动机熔体额定电流： A=4.18A(3) 接触器：系统中电动机运行不频繁，线圈电压去交流220V,接触器主触头通断负 载额定电压380V。主触头额定通断电流由经验公式：(K=1.0-1.4)。但是考虑同一控制系统 中元器件规格型号尽可能一致，按最大的油泵电动机 5.5Kw 选用 B25 型交流接触器，主 触头额定电压380V,主触头额定电流20A。(4) 中间继电

10、器：中间及电子选用主要是依据是受控对象的负载性质、触头数量、控制 电压和电流。实际选用TP511型中间继电器，其线圈电压220V (与接触型线圈电压一致)； 触头额定电流2A，电压220V。(5) 控制箱内配线导线 5.5Kw 电动机主电路选用铜心绝缘硬线(环境温度下允许载流 23A)1.1Kw、0.75Kw电动机主电路选用铜心塑料绝缘硬线(环境温度下允许载流17A)， 其它配线用 0.5 多股软线。(6) 行程开关考虑两层车库设备较庞大，行程开关选用 LXK3T 型可调滚轮转臂式行程 开关，该行程开关的滚轮行程较大，工作可靠性较高。(7) 主令按钮(8) 光电开关从车库管理需要出发，为了防止

11、非值班人员随意操作，故选用钥匙按钮。 如试验测试节所述，为达到 8m 测量距离和动作重复精度，选用 SNNXNX5-PRUM 5A 型 红外光电传感器。2.2 自动双层停车场控制方法分析传统的控制方法是采用继电器接触器控制。这种控制系统较复杂，并且大量的硬件 接线使系统可靠性降低，也间接地降低了设备的工作效率。采用可编程控制器较好地解决 了这一问题，可编程控制器 是一种将计算机技术、自动控制技术和通信技术结合在一起 的新型工业自动控制设备，不仅能实现对开关量信号的逻辑控制。还能实现与上位计算机 等智能设备之间的通信。因此，将可编程控制器应用于多种液体混合灌装机，完全能满足 控制要求。且具有操作

12、简单、运行可靠、工艺参数修改方便、自动化程度高等优点。在本 控制系统中，所需的开关量输入为6点，开关量输出为7点，考虑到系统的可扩展性和维 修的方便性，选择模块式 PLC。由于本系统的控制是顺序控制，选用日本松下电工公司生产的AFP12417 PLC作控制 单元来控制整个系统。之所以选择这种PLC,主要考虑FP系列PLC有以下特点：(1) 丰富的指令系统。在FP系列PLC中，即使是小型机，也具有近200条指令。除能实 现一般的逻辑控制外，还可进行运动控制、复杂数据处理，甚至可直接控制变频器实现电 动机调速控制。而且各类PLC产品的指令系统都具有向上兼容性，便于应用程序的移植。（2）快速的 CP

13、U 处理速度、大程序容量。（3）大的网络通信功能。可直接连接调制解调器，可方便地与其他PLC或上位机连成通 信网络，通过上位计算机对生产现场的PLC进行实时监控。在生产规模较大，所控制的机 床达到两台以上时,可采用 1：n 上位链接通信方式，用一台计算机管理多台床，构成一个 二级分布式集一散控制系统。（4）编程及监控功能强大、维护简单、价格适中。际电工委员会（I nternational Electrotechnical Commission, IEC）颁布的PLC的定义为：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统， 专为在工业环境下的应用而设计。它采用可编程序的存储 器，用来在其内部存储执行

14、逻 辑运算、顺序控制、定时、计数和算数运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和 输出来控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应该按易于与工 业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。PLC的一般结构主要有6个部分组成，包括CPU（中央处理器）、存储器、输入/输出接 口电路、电源、外设接口、 I/O 扩展接口。中央处理单元（CPU）与通用计算机中的CPU 一样。PLC中的CPU也是整个系统的核 心部件，主要有运算器、控制器、寄 存器及实现它们之间联系的地址总线、数据总线和 控制总线构成，此外还有外围芯片、总线接口及有关电路。CPU在很大程度上决定了 PLC 的整体

15、性能，如整个系统的控制规模、工作速度和内存容量等。存储器存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器 称为用户程 序存储器。PLC常用的存储器类型有RAM、EPROM、EEPROM等。输入模块和输出模块通常称为I/O模块或I/O单元。PLC的对外功能主要是通过各种I/O 接口模块与外界联系而实现的。输入模块和输出模块是PLC与现场I/O装置或设备之间的 连接部件，起着PLC与外部设备之间传递信息的作用。通常I/O模块上还有状态显示和I/O 接线端子排，以便于连接和监视。电源模块输入、输出接口电路是PLC与现场I/O设备相连接的部件。它的作用是将输 入信号转换为PLC能够接收和处理的信号，将CPU送来的弱电信号转换为外部设备所需 要的强电信号。2.3 I/O 分配表2-1 I/O分配输入点地址功能输出点地址功能X0SB0启动按钮Y01车位升降电机XISB1停止按钮Y12车位升降电机X21车位行程开关Y23车位升降电机X32车位行程开关Y34车位移动电机